【摘 要】
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复介电常数作为反映物质与电磁场相互作用的重要参数,其测量和获取在科学研究和工业生产中发挥着重要的作用。迄今为止,已经有很多测量复介电常数的理论和方法,如电容法、传
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复介电常数作为反映物质与电磁场相互作用的重要参数,其测量和获取在科学研究和工业生产中发挥着重要的作用。迄今为止,已经有很多测量复介电常数的理论和方法,如电容法、传输线法、谐振腔法和自由空间法。这些方法各有优缺点。本论文针对实际应用中大量存在的非接触测量的测试要求,提出了基于亚波长谐振单元开口谐振环(SRRs)的复介电常数测试系统和测试方法。SRRs原本被用于左右材料的设计,后来也被应用于微波滤波器等应用场合。由于SRRs具有深度亚波长、高Q值的优点,现在也有一些通过SRRs测量复介电常数的研究。但是这些研究都只适用于大面积被测样品(SUT)的接触测量,而且都是通过测量SRRs的频率偏移来反演SUT的复介电常数。这种方法难以避免SRRs与SUT之间空隙的存在,它会严重影响测量的准确性。与其不同的是,本文将深度亚波长、高Q、电耦合的SRRs用于高频复介电常数的非接触测量。由于采用非接触测量,SUT将不再直接放置在SRRs上,这避免了接触测量中无法良好接触、存在缝隙的难题;另一个主要的区别是,在非接触测量中,通过测量阻抗和反射系数S11的变化代替接触测量中所用的谐振频率的变化。在此本文通过瑞利近似简化的方法以得到线性的新型反演公式,利用此公式可计算SUT的复介电常数。仿真和实验的结果验证了本文测量方法的有效性。此方法可以非接触地测量开放空间中小尺寸样品的复介电常数,并且可以适用于液体以及生物材料的复介电常数的测量,具有很好的应用前景。
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